Aclaraciones sobre los métodos de cálculo del software SPW

<< Click to Display Table of Contents >>

Navigation:  SPW Pantallas >

Aclaraciones sobre los métodos de cálculo del software SPW

El software SPW permite realizar análisis utilizando el método del equilibrio límite (L.E.M) y el método de elementos finitos (F.E.M). El primero se utiliza generalmente para cálculos simplificados, permitiendo un diseño preliminar de la pantalla de contención y definiendo sus principales características (profundidad de embebimiento, diámetro, etc.). Este cálculo considera solo el aspecto estático del problema, descuidando la deformabilidad real del suelo. Por lo tanto, el cálculo es independiente del estado de deformación del complejo suelo-estructura. En contraste, el uso del método F.E.M. permite realizar análisis tanto lineales como no lineales, considerando tanto el aspecto estático como el cinemático. De esta manera, se tiene en cuenta la interacción real entre el suelo y la estructura, lo que resulta en un cálculo más preciso que se alinea con el comportamiento real de las estructuras.

 

Análisis con el Método de Elementos Finitos (F.E.M.)

 

El método de elementos finitos, como se destacó anteriormente, permite realizar análisis más realistas al considerar la interacción real entre el suelo y la estructura. En este enfoque, la pantalla de contención se modela como un conjunto de vigas con restricciones de continuidad (elementos viga) conectadas al suelo mediante resortes elásticos, cuya rigidez se evalúa en función de las propiedades elásticas del suelo (Figura 1).

 

 

schema paratia

Figura 1: Diagrama de una pantalla de contención utilizando el método de elementos finitos

 

El cálculo de la rigidez de los resortes elásticos (ks) se define por la relación entre la resistencia última del suelo y el desplazamiento horizontal:

 

clip0002

Tal relación puede derivarse de pruebas de carga en pilotes, o alternativamente, puede estimarse basándose en formulaciones utilizadas para calcular la capacidad de carga, usando la siguiente ecuación:

 

clip0003

 

en la que:

 

clip0004

clip0005

Z = profundidad considerada

C = 40 obtenido a partir de la relación clip0006 imponiendo un desplazamiento clip0007 de 0.0254 m

clip0008

clip0009

clip0010

clip0011

 

Dunque, una vez determinado el valor del módulo de rigidez de la molla ks, el software aplica una fuerza F en cada nodo del modelo calculada con la siguiente relación:

 

clip0013

 

El cálculo utilizando este modelo, como demostró Bowles (1974), puede ser considerado en el cálculo de las tensiones inducidas en la región de la pantalla de contención sujeta al estado de presión pasiva. El modelo ha sido probado en numerosos casos reportados por Tschebotarioff (1949) y Rowe (1952), obteniendo resultados satisfactorios.

 

Resumiendo, se realiza un análisis lineal donde se controlan los desplazamientos de los nodos en la base de la excavación. Si los desplazamientos superan el límite establecido (0.0254) utilizado para el cálculo de ks, se procede a realizar un análisis no lineal. De esta manera se asegura el cumplimiento de los Estados Límite Últimos (SLU) de la resistencia del terreno.

 

Nota (a cargo del usuario: el cambio de análisis lineal a no lineal)

 

 


©    Geostru